DE3346329C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindelpresse der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Bauart.

Bei der Spindelpresse der DE-PS 28 01 139 ist eine druck­ luftbetätigte Kupplung vorgesehen. Die Entlüftung der Kupp­ lung erfolgt über eine Vor- und Hauptsteuerung. Die Schei­ be als Reaktionsmasse bewegt sich bei Verzögerung der Spin­ del beim Schlag über eine Stirnverzahnung. Die dadurch her­ vorgerufene Hubbewegung der Scheibe wirkt auf den Vorsteu­ erteil des Kupplungs-Entlüftungsventils. Mehrere Schalt­ elemente, wie Steuerscheibe, Axialbolzen, Vorsteuerventil und Hauptventil sind vorhanden, die mit Spiel eingebaut werden müssen, was die Ansprechgeschwindigkeit des Ent­ lüftungsventils beeinflußt. Außerdem ist wegen der bauart­ bedingten kleinen Wirkkräfte eines Vorsteuerventils nur ein Kräfte-Gleichgewicht zwischen Ventilkraft und Träg­ heitskraft der Steuerscheibe auf niedrigem Kraftniveau vorhanden.

Zu der Spindelpresse der DE-PS 28 01 139 besteht noch eine weitere Ausführungsform, die hydraulisch arbeitet und sich aus der DE-OS 31 02 665 ergibt. Die Wirkungs­ weise dieses Steuersystems ist ähnlich der Spindelpresse der DE-PS 28 01 139. Unterschiedlich ist das Druckmedium, nämlich anstelle von Druckluft ist ein hydraulisches Medium vorgesehen.

Die Erfindung nimmt Bezug auf die Presse nach der DE-OS 31 02 665. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Spindelpresse mit einem winkelverzögerungsabhängi­ gen Steuermechanismus dem Steuermechanismus in sich eine sehr kurze Reaktionszeit zu geben und damit eine schnelle und rechtzeitige Entlastung der Kupplung zu erreichen, so daß letztere bereits bis zum unteren Umkehrpunkt des Stößels vollständig und zuverlässig entlastet werden kann. Diese aus dem Stand der Technik schon entnehmbare allgemeine Aufgabe wird im vorliegenden Fall jedoch anders gelöst als bisher bekannt. Diese Aufgabe ist bei der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuermasse als Ring oben auf dem Kupplungsgehäuse gelagert ist und daß das Ventil ein im Öffnungssinn hydraulisch vorgespanntes Sitzventil ist und zwischen radialen Ansätzen des Steuermasse­ ringes und des Kupplungsgehäuses angeordnet ist, wobei die Wirkfläche des Vorspannventils und die Massen­ wirkung der Reaktionsmasse unter Berücksichtigung des Kupplungsdrehmomentes in einem das Ansprechen des Vorspannventiles vor dem Eintreten des Kupplungsrutschens ermöglichenden Verhältnis stehen.

Durch eine solche Gestaltung und Anordnung des winkel­ verzögerungsabhängigen Steuermechanismus wird eine Kombination von Vorteilen erreicht. Bei dem Steuer­ mechanismus der Erfindung sind die Ansprechteile für das Schalten der Kupplung an der Stelle angeordnet, die wohl als die empfindlichste auf Reaktionswirkungen an­ zusehen ist. Dies bedeutet, daß der Steuermechanismus zwischen zwei großen umlaufenden Massen, nämlich dem Schwungrad und der großen Steuermasse, nicht nur ange­ ordnet, sondern so vorgesehen ist, daß eine Unmittel­ barkeit zwischen dem Schwungrad und der Steuermasse ge­ währleistet ist. Hierzu befindet sich der Steuer­ mechanismus zwischen radialen Anschlägen des mit dem Schwungrad gekuppelten Kupplungsteils und der umlaufen­ den Steuermasse, d. h. tangential in Umfangsrichtung zu diesen Teilen. Dabei ist eine direkte Lage in bezug auf das Ansprechen des Steuermechanismus gegeben, d. h. das Ansprechen erfolgt auf kleinstem Weg zwischen den Tei­ len, die in eine gegenseitige Winkelverzögerungsabhängig­ keit gebracht sind. Hinzu kommt ferner, daß bei dieser in bezug auf Ansprechbarkeit exponierten Lage ein Ventil vorgesehen ist, durch das ermöglicht ist, ein Balance­ verhältnis zwischen Schwungrad-Kupplungsteil und Steuermasse in unmittelbarster Wirkung, d. h. ohne Um­ schweife, zum Schalten nutzen zu können. Wenn dieses gewählte Balanceverhältnis nur um wenige Prozent durch Verzögerungskräfte od. dgl. überschritten wird, wird der Schaltvorgang ausgeführt, und zwar aufgrund der Anordnung des vorgespannten hydraulischen Ventils in der Abführungsleitung und durch die entsprechende Aus­ bildung der Wirkflächen. Außerdem ist das Balance­ verhältnis so gestaltet, daß der Schaltvorgang vor dem Rutschen der Kupplung initiiert wird. Der Schlag der Spindelpresse wird noch während seines Ablaufes beein­ flußt, um am Schlagende alle negativen Folgen, wie un­ nötig hohe Kraft, Federarbeit, Lager- und Gewindereib­ arbeit, Erschütterung und Lärm, wesentlich zu vermindern. Dabei nehmen Kupplungsverschleiß und Erwärmung erheblich ab, was zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades der Presse führt. Die Schaltkraft des mittelbar am Schwung­ rad befestigten und direkt beaufschlagten Entlastungs­ ventils ist gegenüber einer Soll-Rutschkraft herabgesetzt, was einer zeitlichen Vorverlegung des Schaltbeginns gleichkommt. Eine solche Auslegung des Systems bewirkt, daß das Vorspannventil schon vor dem Erreichen der Soll-Rutschkraft zu öffnen beginnen kann und zugleich die Entlastung der Kupplung einleitet. Durch den steiler werdenden Anstieg der Preßkraft in Rutschpunktnähe nimmt dann die Voreilgeschwindigkeit der Reaktionsmasse und damit auch die Öffnungsgeschwindigkeit des Ventils impuls­ artig zu, so daß ein schnelles Durchschalten unwiderruf­ lich zu Ende geführt wird. Mit dem sich abbauenden Dreh­ moment einerseits und andererseits mit der hinter der Kupplung befindlichen, nicht abgesicherten Masse (Kupp­ lungsscheibe, Spindel, Stößel) findet der weitere Kraft­ aufbau bis zur Endkraft statt. Eine Entlastung der Kupp­ lung bis zum unteren Umkehrpunkt des Stößels wird voll­ ständig und zuverlässig erreicht.

Dem Ventilkörper des Vorspannventils und seinem Schaft­ teil sind zweckmäßig unterschiedlich große Zylinder­ räume zugeordnet. Hierbei kann der Durchmesser des Zylinderraumes des Kolbens kleiner sein als der Durch­ messer des Ventilkörpers. Der Druckraum des Vorspann­ ventils ist vorteilhaft über eine Drosselstelle mit dem Zylinderraum des Kolbens verbunden. Eine solche Ausbil­ dung des Vorspannventils ermöglicht einerseits ein sicheres Schließen bei Hubbeginn der Presse (Druckauf­ bau in der Kupplung) und andererseits ein schnelleres Öffnen des Ventils bei Ansprechen desselben.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer Spindelpresse ge­ mäß der Erfindung im Längsschnitt und im Schema.

Fig. 2 stellt einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 schematisch dar.

Fig. 3 veranschaulicht einen Schnitt durch das Vorspann­ ventil im größeren Maßstab in einem Zustand vor Erreichen der Schaltbereitschaft.

Die Spindelpresse 1 weist einen Ständer 2, einen Stößel 3 mit Stößelrückzügen 4 und ein Kopfstück 5 auf. In diesem Kopfstück befindet sich eine drehbare, in axialer Richtung unbewegliche Spindel 6, wobei die Spindelmutter 7 im Stö­ ßel 3 angeordnet ist. Mit der Spindel 6 ist eine Kupplungs­ scheibe 8 drehfest verbunden, die an ihrem Umfang verteilte Reibklötze 9 in dafür vorgesehenen Taschen aufnimmt. Ein Kupplungsglied 10 ist axial verstellbar und weist einen kolbenförmigen Teil 10 a auf, der in einem Zylinder 11 a eines Kupplungsteils 11 gleitet und hydraulisch beauf­ schlagt werden kann. Über die Federrückzüge 12 a an dem Haltebolzen 12 kann das Kupplungsglied 10 nach Entspannen des Druckmittels zurückbewegt werden, wodurch der Reib­ schluß aufgehoben wird.

Ein Schwungrad 14 ist an einem im Kopfstück 5 angeordne­ ten Lager drehbar gelagert und wird von einem Motor 16 über Keilriemen 17 od. dgl. angetrieben. Das Schwungrad 14 läuft ständig in einer Drehrichtung um.

Das Kupplungsteil 11, das haubenförmig ausgebildet sein kann, ist mit dem Schwungrad 14 durch Schrauben 19 dreh­ fest verbunden. Auf einem Absatz 11 b des Kupplungsteils 11 ist eine Steuermasse 20 in Form einer Ringscheibe drehbeweglich gelagert. Die Ringscheibe 20 weist einen nach innen gerichteten Ansatz 21 auf, während das Kupp­ lungsteil 11 bzw. der Zylinder 11 a einen radial nach außen gerichteten Ansatz 22 besitzt, der vorzugsweise gabelför­ mig gestaltet ist. Der Gabelschenkel 23 nimmt ein hydrau­ lisch vorgespanntes Ventil 24 auf. Der andere Gabelschen­ kel 25 kann mit einer Stellschraube 26 zur Begrenzung der Bewegung des Ansatzes 21 der Ringscheibe 20 versehen sein. Auf der diametralen Seite des Kupplungsteils 11 kann die gleiche Anordnung mit einem entsprechend ausgebildeten Vorspannventil 24 vorgesehen sein.

Das hydraulische System weist eine hydraulische Kraftsta­ tion, z. B. eine Pumpe 32, die über ein Druckbegrenzungs­ ventil 33 in ihrer Druckerzeugung einstellbar ist, ein Steuerventil 34, ein Schaltventil 35 sowie eine Druckleitung 37 auf. Von dem Druck­ raum 38 über dem Kolben 10 a des Kupplungsgliedes 10 führt eine Leitung 39 zu dem Druckraum 40 des Vorspannventils 24. Eine weitere Leitung 41 von dem Raum 42 hinter dem Ventilsitz führt zu der Rückleitung 43 a, 43 b des hydrau­ lischen Systems über eine U-förmige Manschette 44, die an Haltern 45 des Kopfstückes 5 befestigt ist und zu dem umlaufenden Kupplungsteil 11 durch eine Gegenmanschette 46 abgedichtet ist.

Das Vorspannventil 24 mit einem eine Sitzfläche 28 a auf­ weisenden Ventilkörper 28 b hat einen Schaft mit den Schaftteilen 28 c und 28 d. Auf dem Schaftteil 28 d ist ein Kolben 49 gleitend gelagert, auf den die Feder 29 b wirkt. Ein Widerlager 50 ist zwischen der Feder 29 b und einer weiteren Feder 29 a angeordnet und an dem Schaft 28 d be­ festigt. Das Ganze ist in dem Zylinder 51 untergebracht, der durch den Deckel 52 geschlossen gehalten wird. Die Bohrung 53 dient zum Füllen der Druckräume mit dem hydrau­ lischen Druckmittel. Mit 54 ist eine Bohrung zum Abführen des Leckageöls bezeichnet. Der Ventilstößel 28 ist mit ei­ nem Führungsteil 30 versehen, der in dem Gabelschenkel 23 gleitend gelagert ist.

Der Druckraum 40 des Vorspannventils 24 ist über eine Dros­ selstelle 47, z. B. eine Drosselbohrung, mit dem Zylinder­ raum 48 des Kolbens 49 verbunden. Hierbei ist die Anord­ nung so gehalten, daß der Durchmesser D ₃ des Zylinderraums 48 kleiner ist als der Durchmesser D ₁ des Ventilkegels 28 b und größer als der Durchmesser D ₂ des Ventilschaftes 28 c.

Das Vorspannventil steht während des Arbeitshubes unter dem gleichen Betriebsmitteldruck wie die Kupplung. Nach dem Schalten des Vorspannventils entspannt sich das Druck­ mittel über den Raum 42 und die Leitung 41. Um sicherzu­ stellen, daß das Vorspannventil auch beim Einschalten ge­ schlossen bleibt, wird ein Kraftüberschuß zum Geschlossen­ halten des Ventils dadurch erreicht, daß der Druckraum 40 über eine Drosselbohrung 47 mit einem unter Federvorspan­ nung 29 b stehenden Zylinderraum 48 verbunden ist. Dieser Zylinderraum 48, der außerdem unter der Federvorspannung 29 b steht, füllt sich infolge der Drosselwirkung an der Bohrung 47 unter Verzögerung, so daß die Kreisringwirk­ fläche des Vorspannventils D ₁-D ₂ wirkt, solange kein Druckausgleich in den Räumen 40 und 48 vorhanden ist. Da­ mit wird während der Einschaltphase der Spindelpresse (Druckaufbau in der Kupplung), bei der ebenfalls gering­ fügige Verzögerungswirkungen und damit Kraftwirkungen der Reaktionsmasse auf das Vorspannventil einwirken, die­ ses sicher geschlossen gehalten.

Nach Druckausgleich in den Räumen 40 und 48 wirkt die Kreisringwirkfläche D ₁-D ₃. Diese Wirkfläche stellt mit dem zugehörigen Druck die Gegenkraft (Gleichgewicht) zu der Abstützwirkung der ringförmigen Reaktionsmasse während des Preßvorganges her.

Die Drosselbohrung 47 und der über die Feder 29 b beauf­ schlagte Druckraum 48 haben noch eine zweite Wirkung. Bei Überschreiten des Gleichgewichts aus der Kraft der Reak­ tionsmasse gegen die Zuhaltekraft des Ventils öffnet das Ventil über den Ventilsitz 28 a, wodurch sich schlagartig der Druck in der Kupplung über die zum Tank führende Lei­ tung 41, 43 entspannt. Der im Druckraum 48 vorhandene Druck entspannt sich wegen der Drosselbohrung 47 jedoch langsa­ mer als die Druckverringerung im Druckraum 40. Hierdurch wirkt die Kolbenfläche 49 a zusätzlich und trägt somit zur beschleunigten (springenden) Öffnung des Ventils bei.

In Umfangsrichtung bzw. in Richtung der Verzögerungswir­ kung beim Pressenschlag stützt sich die Steuermasse 20 gegen das hydraulisch vorgespannte Ventil 24 ab, wobei der hydraulische Vorspanndruck dieses Ventils dem hydrau­ lischen Kupplungsdruck entspricht. Wenn der Stößel 3 sich in seiner oberen Stellung befindet, wird er durch eine (nicht dargestellte) Bremse festgehalten und von den Rückzügen 4 in der oberen Lage unterstützt. Das Schwung­ rad 14 läuft, angetrieben durch den Elektromotor 16, in einer Drehrichtung mit Nenndrehzahl. Vor Auslösung des Ma­ schinenhubes kann mit Hilfe des Ventils 33 die gewünsch­ te Schlagstärke vorgewählt werden. Nach Betätigen des Ven­ tils 34 wird die Kupplung und damit auch das Vorspannven­ til 24 mit Druckmittel beaufschlagt, wodurch das Kupplungs­ glied 10 eingerückt wird. Wegen der geringen zu beschleu­ nigenden Massen nimmt der Stößel 3 in kurzer Zeit seine Nenn­ geschwindigkeit an und wird in Abwärtsfahrt versetzt. Mit dem Aufsetzen des Gesenkes auf das Werkstück wird der Um­ formprozeß eingeleitet, wodurch Kraftanstieg und Abgabe von Arbeit aus dem Schwungrad 14 erfolgen. Diese Arbeits­ abgabe aus dem Schwungrad geschieht unter Drehzahlminde­ rung bei entsprechender Verzögerung des Schwungrades. Hierdurch stützt sich die Steuermasse 20 aufgrund ihrer Massenträgheit um so mehr an dem Vorspannteil 24 ab, je größer die erforderliche Umformkraft und damit die Winkel­ verzögerung des Schwungrades wird. Bei Überschreiten des Gleichgewichtszustandes im Vorspannventil 24 (Stützwirkung der Steuermasse 20 gegen Kraft aus hydraulischem Druck) öffnet das Ventil 24 schlagartig und der Druckraum 38 der Schaltkupplung wird über dem Druckmittelkanal 39, 41, 43 sofort entspannt, wodurch das Drehmoment der Kupplung schnellstens abbaut.

Der Druckaufbau im Druckmittelraum 38 der Kupplung 8, 10 wird bereits vor dem Rutschbeginn eingeleitet. Es stehen hier die Wirkflächen des Vorspannventils 24 zur Massenwir­ kung der Steuermasse 20 unter Berücksichtigung des Kupp­ lungs-Drehmomentes in einem solchen Verhältnis, daß das Ansprechen des Vorspannventils 24 bereits vor dem Eintre­ ten des Kupplungsrutschens stattfindet. Die hinter der Kupplung befindlichen Massen, wie Kupplungsscheibe 8, Spindel 6, Stößel 3, bewirken bei dem sich abbauenden Drehmoment den weiteren Kraftaufbau bis zur Endkraft.

Für den Betrieb zur Durchführung von Einzelhüben werden die Ventile 34, 35 benötigt. Beim Auslösen eines Einzel­ hubes, z. B. durch Betätigung eines Fußtrittschalters, wird zunächst nur das Ventil 34 geschaltet. Das Druck­ mittel fließt dann über die Leitung 37 und durch das nicht geschaltete Ventil 35 in den Druckraum 38 der Kupplung. Wenn sich der durch das Druckbegrenzungsventil 33 vorgewählte Druck im Druckraum 38 eingestellt hat, wird zusätzlich das Ventil 35 geschaltet. Damit wird der weitere Zufluß von Druckmittel zum Druckraum 38 unterbunden. Bei der Entspannung durch die Vorspann­ ventile 24 sind demnach lediglich die Druckräume 38, 40 und 48 sowie die Leitung 39 vom Druck zu entlasten.

Beim Einrichtebetrieb wird das Ventil 35 nicht geschal­ tet. Über das Ventil 34, welches im Einrichtebetrieb über den Einrichte-Taster "Stößel ab" tippweise ge­ schaltet wird, kann dann der Stößel in die gewünschte Position gebracht werden. Solange der Einrichte-Taster "Stößel ab" betätigt wird, wird der Druckraum 38 der Kupplung über die Leitung 37 durch das Ventil 35 mit Druckmittel versorgt (Kupplung "EIN"). Nach dem Los­ lassen des Tasters geht das Ventil 34 in seine Ausgangs­ stellung zurück. Das Druckmittel fließt nun aus dem Druckraum 38 durch Ventil 35, Leitung 37, Ventil 34 und Rückleitung 43 b zurück in den Tank (Kupplung "AUS").

Claims (7)

1. Spindelpresse mit einem in der gleichen Drehrichtung ununterbrochen umlaufenden, angetriebenen Schwungrad, einer zwischen dem Schwungrad und der Spindel ange­ ordneten Scheiben-Kupplung mit Kupplungsgehäuse auf dem Schwungrad, mit Einrück-Anordnung für den drucköl­ beaufschlagbaren Kolben des mit dem Schwungrad um­ laufenden Kupplungszylinders, die nur während des Arbeitshubes eine Verbindung zwischen dem Schwungrad und der Kupplungsscheibe der Spindel herstellt, und mit einer dabei mitrotierenden, als Reaktionsmasse dienenden scheibenartigen Steuermasse, die bei - durch den Arbeitsvorgang der Presse bewirkter - Winkelver­ zögerung der rotierenden Antriebsteile, ihren Trägheits­ kräften folgend, diesem voreilt und ein Ventil für das Drucköl der Kupplung ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermasse als Ring (20) oben auf dem Kupplungsgehäuse (11 b) gelagert ist und daß das Ventil ein im Öffnungssinn hydraulisch vorge­ spanntes Sitzventil (24) ist und zwischen radialen Ansätzen (21, 22) des Steuermasseringes (20) und des Kupplungsgehäuses (11 b) angeordnet ist, wobei die Wirk­ fläche des Vorspannventiles und die Massenwirkung der Reaktionsmasse unter Berücksichtigung des Kupplungs­ drehmomentes in einem das Ansprechen des Vorspann­ ventiles vor dem Eintreten des Kupplungsrutschens er­ möglichenden Verhältnis stehen.

2. Spindelpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilkörper (28 b) des Vorspannventils (24) und seinem Schaftteil (28 d) unterschiedlich große Zylinderräume (40, 48) zugeordnet sind, daß der Durch­ messer eines (D ₃) des Zylinderraumes (48) eines Kolbens (49) für den Schaftteil kleiner ist als der Durchmesser (D ₁) des Ventilkörpers (28 b) und daß der Druckraum (40) des Vorspannventils (24) über eine Drosselstelle (47) mit dem Zylinderraum (48) des Kolbens (49) für den Schaftteil verbunden ist.

3. Spindelpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Vorspannventil (24) einen auf dem Schaft (28 d) des Ventilkörpers (28 b) gleitend gelager­ ten Kolben (49) aufweist und daß ein Widerlager (50) zwischen einer unmittelbar auf den Kolben (49) wirken­ den Feder (29 b) und einer weiteren Feder (29 a) ange­ ordnet und an dem Schaft (28 d) befestigt ist.

4. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (28) des Vorspannventils (24) an der drucklosen Seite mit einem Führungsventil (30) versehen ist.

5. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Ansatz (22) des Kupp­ lungsteils (11, 11 a) gabelförmig ausgebildet ist und daß die Gabelschenkel (23, 25) den Ansatz (21) der Steuermasse (20) umfassen.

6. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gabelschenkel (23) des Kupplungsteils (11, 11 a) das Vorspannventil (24) ange­ ordnet ist, und daß in dem anderen Gabelschenkel (25) eine Stellschraube (26) eingebaut ist.

7. Spindelpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückleitung (43 a) für das Druckmittel ein Ringkanal (44) angeordnet ist und daß der Ringkanal (44) durch eine am Pressenkopfstück (5) angeordnete U-förmige Ringmanschette (44) mit einer am umlaufenden Kupplungsteil (11) angebrachten ring­ förmigen Gegenmanschette (46) dichtend zusammenwirkt.